作者单位
摘要
苏州科技大学 物理科学与技术学院, 江苏 苏州 215009
本文提出并展示了一种全圆锥入射下基于一维共振波导光栅的入射角调谐滤波器。通过优化光栅层厚度,使其能够在支持TE导模的同时抑制TM导模。本文设计的滤波器呈现出可调谐的单一反射峰, 峰值反射率理论上可达100%。当入射角改变时,共振波长可以由642.5 nm调节至484.6 nm。该反射峰是由一级衍射波与TE导模(基模)之间的共振效应所产生的。同样地,通过按比例增加光栅层的厚度和周期可实现应用于更高动态范围的可调谐滤波器。
可调谐滤波器 共振波导光栅 入射角 全圆锥装配 tunable filters resonant waveguide gratings incident angle full conical mounting 
中国光学
2024, 17(2): 493
张宝良 1,2梁文峰 1杨铁 2,3于鹏 2,3,*
作者单位
摘要
1 沈阳建筑大学 机械工程学院,辽宁沈阳068
2 中国科学院 沈阳自动化研究所 机器人学国家重点实验室,辽宁沈阳110016
3 中国科学院 机器人与智能制造创新研究院,辽宁沈阳110169
为解决原子力显微镜(Atomic Force Microscope, AFM)系统更换探针后光路调整复杂耗时、精度不足的问题,本文首次提出通过精密控制探针与探针夹装配位置来实现更换的探针相对AFM系统原光路位置的一致,进而实现免去AFM系统换针后调整光路步骤。该系统的光路一致性组件采用光束偏转法对探针位置与偏转进行放大与监测,并使用高精度位移与角度调节平台进行探针相对于探针夹的方位调整。通过实物搭建对探针一致性效果进行了验证,并对紫外光(Ultraviolet, UV)胶水固化过程导致探针位置偏移影响;探针不同偏移量时产生的探测器噪音对AFM系统成像质量影响进行了系统分析。实验结果表明:经由该系统装配的探针平均位置精度接近1.1 µm;并且在AFM系统中更换一致性探针仅需8 s。该系统实现了高精度且质量稳定的探针一致性装配,极大地简化了AFM系统重新校准光路的操作步骤,其与自动换针装置配合可有效提升工业计量型AFM的操作与测量性能。
原子力显微镜 探针装配 光束偏转法 微米级位移调节 Atomic Force Microscopy(AFM) probe assembly beam deflection method micron-level displacement adjustment 
光学 精密工程
2024, 32(2): 137
作者单位
摘要
桂林航天工业学院电子信息与自动化学院,广西 桂林 541004
为了进一步抑制装配误差扰动对快速反射镜控制系统输出性能的影响,提升系统的跟踪精度,基于干扰观测原理,提出了一种具有内、外双干扰观测环节的扰动抑制方法。分析了快速反射镜组件装配误差对控制系统精度的影响,建立了不平衡力矩扰动的等效数学模型;利用内环干扰观测环节实现对中高频扰动的抑制,应用外环干扰观测环节补偿内环干扰观测环节的中低频扰动放大作用并提供中低频扰动抑制;分析了提出方法的输入和误差信号传递过程,设计了扰动抑制系统各控制器的控制参数;搭建了虚拟样机仿真测试平台,对控制系统的性能进行了测试。结果显示,加入双干扰观测环节前后,虚拟样机系统的调节时间误差为0.54%,对于15 Hz等效扰动,扰动抑制能力提升了25.23%。理论和实验结果表明,双干扰观测环节的引入可以有效抑制装配误差的扰动。
仪器,测量与计量 快速反射镜 扰动抑制 干扰观测器 装配误差 
激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0512008
作者单位
摘要
1 南京航空航天大学机电学院,江苏 南京 210016
2 中航西安飞机工业集团股份有限公司,陕西 西安 710089
提出一种基于多点的虚实注册方法。首先,设计一种手持式靶标探针,根据飞机零部件上的典型特征设计了不同的探针测头,并采用单目相机对探针进行标定,标定出测头尖点相对靶标的位置。然后,在虚实注册过程中在三维模型上设置几个点,借助靶标探针测量真实零件上对应的几个点,利用奇异值矩阵分解法,求解出增强现实设备虚实映射空间中三维模型到真实零件的刚体变换,根据此变换即可实现虚实配准。最后,选取3 m×1.4 m×0.5 m尺寸范围内的机翼为验证对象,采用所设计的靶标探针验证其虚实配准精度,并分析注册时点的数量与布局对虚实注册精度的影响。实验结果表明,所提方法可以实现大尺寸零部件整体较高的虚实配准精度。
测量 飞机装配 增强现实 虚实配准 探针标定 多点注册 
光学学报
2024, 44(4): 0412001
作者单位
摘要
天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室,天津 300072
针对传统装配方法面向平面弱几何轮廓结构的工件装配任务表现出的数据配准成功率低、位姿控制精度不足的问题,提出一种基于平面点云配准与相对位姿控制的工业件装配方法。首先通过双目结构光传感器重建出工件点云信息,应用RANSAC-ICP算法对重建结果进行配准,并结合平面法向量特征与最大距离关系进行纠正,从而实现精准点云配准。然后,提出基于相对位姿关系的机械臂控制方法,省略了对工具坐标系的标定,直接利用相对位姿控制机械臂运动,并将相对位姿误差结果作为控制系统误差的评价标准,从而实现可靠装配。最后,在真实测试场景下使用大型工业机械臂进行实验。结果表明,所提方法较传统装配方法装配成功率提升85个百分点,自动化装配精度优于0.5 mm,即该方法可以有效解决平面工件装配问题。
机器视觉 点云配准 机械臂 装配 工业场景 相对位姿估计 
激光与光电子学进展
2024, 61(4): 0415001
作者单位
摘要
大连理工大学 机械工程学院,辽宁大连116023
基于机器视觉的微小特征定位是精密自动化装配的关键环节,外界干扰和零件本身差异等容易引起视觉引导错误,影响装配成功率,因此提出一种由粗定位与精定位两步组成的复合定位方法。首先通过基于卷积神经网络的目标框检测算法提取感兴趣区域实现粗定位,在此基础上通过轮廓几何特征配准的方式实现零件精定位,算法中还采用自动标注辅助的动态学习机制解决不同批次零件间差异导致定位失败率较高的问题。在自研的装配设备上对该方法进行测试,分析了亮度、离焦和位姿变化对视觉定位算法鲁棒性的影响,并进行了定位精度及小批量装配实验测试。结果表明:本文方法在多种干扰下的装配成功率达到97%,视觉定位的绝对精度与重复精度均优于2 μm,装配精度优于10 μm,能够满足精密微装配对定位算法精度与稳定性的要求。
精密微装配 机器视觉 特征定位 目标检测 precision microassembly machine vision feature positioning target detection 
光学 精密工程
2023, 31(19): 2857
姜天华 1,2,*高作能 1,2管建成 1,2赵新洲 1,2黄雯 1,2
作者单位
摘要
1 武汉科技大学 城市建设学院,武汉 430065
2 武汉科技大学 高性能工程结构研究院,武汉 430065
装配式桥墩在桥梁施工领域得到广泛的应用,常受偶然爆炸或恐怖袭击的打击影响。为研究爆炸荷载下装配式桥墩损伤因素的影响规律,采用ANSYS/Workbench建立了近场爆炸荷载作用下的装配式桥墩数值模型,基于桥墩剩余承载力,提出以破坏参数D作为抗爆性指标,以炸药当量、爆心距离、初始预应力大小、节段数和剪力键的设置为损伤因素,分析了5种因素对桥墩损伤程度影响。在此基础上,利用灰色关联分析法衡量爆炸荷载下装配式桥墩损伤因素之间关联度的指标与贡献度。结果表明:增大初始预应力、节段间设置剪力键其破坏参数D的综合降低率为32.1%、29.6%,均能有效降低墩柱的损伤,与装配式桥墩抗爆受损有良好的关联性; 而增加剪力键高度和节段数为12%、7.2%,对墩柱损伤影响较小; 5种因素对爆炸荷载下装配式桥墩损伤影响的关联度从大到小为:TNT当量、爆心距离、初张拉预应力、剪力键的设置、节段数量。装配式桥墩抗爆设计中,可优先考虑提高初张拉预应力大小、设置剪力键等关联度较大的因素,灰色关联分析法对爆炸荷载下装配式桥墩损伤因素分析具有一定的参考性。
装配式桥墩 灰色关联分析 爆炸荷载 损伤因素分析 数值模拟 prefabricated piers gray correlation analysis explosion load analysis of damage factors numerical simulation 
爆破
2023, 40(1): 177
作者单位
摘要
1 苏州大学 机电工程学院,江苏 苏州215000
2 苏州大学 未来与科学工程学院, 江苏 苏州 215222
针对惯性约束激光核聚变(ICF)靶零件夹持和装配过程中存在的重载荷与高检测分辨率之间的装配难题, 该文提出了一种基于双轴旋转结构的微装配方法。首先通过分析装配目标器件(铝套筒, 金腔和半腔)的特点, 制定了精密装配总体结构方案。然后介绍双轴旋转装置并对相应的传感器进行标定, 并进一步对集成传感器的双轴旋转装置进行角度偏转测试, 可检测最小0.01°的偏转。实验表明,该双轴旋转装置能灵敏地检测到微小的偏转, 并且传感器对双轴旋转具有“置零”的能力, 通过该装置可在无视觉引导的情况下完成目标件的装配。
精密装配 双轴旋转结构 夹持器 传感器 重载荷 precision assembly dual-axis rotating structure holder sensor heavy load 
压电与声光
2023, 45(2): 183
作者单位
摘要
大连理工大学 机械工程学院,辽宁大连116085
微胶连中胶膜厚度和填充度对粘接强度和连接蠕变影响显著,为此,本文研究了微量高黏液态胶挤压成膜的工艺过程:选择典型微小圆片组为胶连对象,建立了描述微胶连流动的计算仿真模型和描述填充度的占空比指标,根据计算结果初步确定了分配胶量和胶滴数量等工艺参数,研制了精密微胶连装配设备,选择环氧树脂胶为样品进行微胶连实验和分析。研究结果表明:在本文实验条件下,挤压成膜的胶液占空比随着胶滴数的增加而增加,但最终趋向稳定在~91.8%;此外,挤压成形的胶膜厚度与挤压力呈近似线性关系,并且这一关系受胶滴数影响较小,当挤压力达到7.92 N,成膜厚度~25 μm。研究对提高微胶连工艺可控性和胶膜质量有借鉴意义。
装配 微胶连 高黏胶液 胶膜厚度 micro assembly adhesive microbonding high-viscosity liquid adhesive thickness 
光学 精密工程
2023, 31(20): 2986
作者单位
摘要
上海代夫特光电有限公司,上海 201304
眼镜装配参数一般由人工测量,受主观因素影响较大,利用图像检测技术测量眼镜装配参数具有重要的现实意义。基于单焦点和渐变焦眼镜样本,测试了图像检测测量数据的稳定性; 通过眼镜图案的平板玻璃样本,评估了图像检测技术的准确性。结果表明,用图像检测测量眼镜装配参数具有很好的稳定性和准确性,测量方法自动、高效,适合批量质检。
眼镜 质检 装配参数 图像检测 spectacles quality check assembled parameter image detection 
玻璃搪瓷与眼镜
2023, 51(9): 23

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